一种基于VRFT的全格式无模型自适应控制.pdf

《一种基于VRFT的全格式无模型自适应控制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第4期孙淑杰等．一种基于VR盯的全格式无模型自适应控制451一种基于VRFT的全格式无模型自适应控制孙淑杰苏成利侯立刚(辽宁石油化工大学信息与控制工程学院，辽宁抚顺113001)摘要针对无模型自适应控制中的时变参数拟梯度向量估计值信息没得到充分利用的问题，提出一种基于varr(虚拟参考反馈调整方法)的无模型自适应控制方法。该方法利用VRrr中的参考模型思想，首先将非线性系统经全格式线性化后的线性模型与无模型自适应控制器构成的闭环传递函数作为参考模型，再以参考模型的输出与系统期望输出的误差作为控制器的输入，从而将拟梯度向量在过去时刻的估计值引入到无模型自适应控制设计

2、中，提高了伪偏导数估计值信息利用率。同时消去控制律中的权重因子，避免因人为赋值而影响控制效果。关键词虚拟参考反馈整定方法(VRFT)无模型控制非线性系统伪偏导数中图分类号TH89文献标识码A文章编号1000．3932(2013)04拼5l-06由于无模型控制具有不需要被控对象数学模型的特点，使其在非线性、大时滞、强耦合的系统中取得了很好的控制效果。现已在石油化工、轻工及电力等行业被广泛应用¨。。尽管无模型自适应控制取得了广泛的应用，但其许多方面仍存在大量需要研究的内容。如文献[2]分析了由于传感器引起的数据丢失对无模型自适应控制鲁棒稳定性影响；文献[3]将无模型自

3、适应控制和交叉耦合控制相结合，提出了一种多轴同步的间接张力控制策略；文献[4]基于无模型控制、粒子群优化和预测控制的思想，提出一种新型非线性无模型预测控制器；文献[5]将无模型自适应控制推广到离散时间多输入多输出非线性系统。在之前的研究中，笔者提出了一种基于VR-FT的紧格式无模型自适应控制。但是，由于紧格式无模型自适应控制是基于紧格式“泛模型”而提出的，即将一个离散时间非线性系统转化成包含一个与输入同维的时变参数的线性时变动态系统，因此可能使此时变参数的动态变化过于复杂，以至于对某一复杂的系统(如开环稳定)来说，紧格式无模型自适应控制不能很好地应用于此类系统¨j

4、。因此，提出了基于全格式无模型自适应控制。但是其控制律中仍然存在着拟梯度向量的估计值信息利用率不高的问题。笔者在深入研究全格式线性化和以投影算法为估计算法的全格式无模型自适应控制的基础上，提出一种基于VRF．1'的全格式无模型自适应控制算法。在改进的控制算法中，将拟梯度向量在过去时刻的估计值引入到控制律中，提高其估计值的利用率。同时，通过VRFT的引入使控制律中的权重因子得以消去，避免因人为赋值而影响控制效果。通过仿真研究，改进算法的有效性得到验证。1虚拟参考反馈整定方法(VRFT)的原理VRF．rI'是用来解决模型参考问题的"o。假设过程P(彳。1)开环稳定，令

5、控制器C(彳～；0)与被控对象P(彳“)形成的闭环系统传递函数为肘(彳一)，那么，闭环系统在任意参考信号r(k)作用下的输出可以表示为肘(z“)r(k)。因此，闭环系统与其期望闭环参考模型具有相同传递函数的一个必要条件是对于给定的r(k)，闭环系统与期望闭环参考模型具有相同的输出。最终设计目标是求出0。VRFT的基本设计思想是把当输入信号为基准输入信号r(k)时的输出)，(k)看作是反馈系统的理想输出。进而可计算出相应的跟踪误差e(k)=r(k)一Y(k)和控制器输出u(k)，u(k)可表示为：u(。一1)=c(z一‘；p)[；(z一1)一，，(。一1)](1)其

6、中／／,(彳一)表示离散时间信号u(k)的z变收稿日期：2012—12-02(修改稿)基金项目：辽宁省科技攻关项目(2011216011)；辽宁省高校创新团队支持计划项目(2009T062、LT2010058)452化工自动化及仪表第40卷换。从而将原问题转化为极小化下式的控制器辨识问题：瑞(p)=专毒。[u(^)一G(：～；一)e(

7、

8、})]2(2)2基于VRFT的无模型自适应控制器设计考虑如下的离散时间非线性系统：y(七+1)=／ty(^)，y(t一1)，⋯，)，(^一，l，)，“(＆)，u(＆一1)，⋯，“(^一n。)](3)式中“·)——非线性时变函数；n

9、。、凡，——系统阶数；M(忌)、y(I

10、}卜系统的输入与输出。引理1对于系统式(3)，在受控系统阶数n，和n。已知的情况下，如果该受控系统满足类似紧格式和偏格式线性化的假设条件，则该系统必有一个称为拟梯度向量的向量，满足：ay(☆+1)=咖7(^)p(^)(4)H(☆)：H(后一1)+——!三!!丛×[，，·(后+1)一A+10L川(m)I2y(后)一妒’T(七)p’(矗)](5)0‘(k+1)=；㈤+揣妒’(七)日(k一1)](6)其中妒’(．

11、})=[△，，(I

12、})，△，，(．

13、}一1)，⋯，△y(．

14、}一L，)，Au(I

15、})，△M(I

16、}一1)，⋯，△M

17、(尼一L。